COSMAX R&I
이 준 배
Rethinking Skin Delivery: Scientific Strategies for
Enhancing Efficacy in Functional Cosmetics
In-cosmetics Korea (2025.7.4)
1
Contents
1. Introduction
2. 피부전달체 관련 FAQ
2
Skin Delivery for Cosmetic Industry
COVID-19 판데믹 이후 유효성 중시 스킨케어 시장
고성능&고효율 화장품에 대한 피부과학적 근거
각 사의 기술력을 증명할 수 있는 핵심기술
1. Introduction
일본화장품전문지 国際商業 2025년 4월 7일
3
화장품에서의 피부흡수
1. Introduction
Penetration Permeation Resorption
Dermis
Basal membrane
Vascular system
Epidermis
Stratum
corneum
(SC)
Basic criteria for the
in vitro
assessment of dermal absorption of cosmetic ingredients,
EU Scientific Committee on Consumer Safety (SCCS)
, SCCS/1358/10 (2010)
4
Current Opinion in Colloid & Interface Science 17 156-165 (2012)
피부흡수(Penetration) 경로
1. Introduction
Intercellular
5
Advanced Drug Delivery Reviews 64 128–137 (2012)
피부흡수 촉진전략
<
물리적
피부흡수
촉진제
>
<
화학적
피부흡수
촉진제
>
Tissue
Drug
Delivered
Penetration
Physical force
초음파, 이온, 레이저, 니들
INCI 미 등 재 : Pyrrolidones, DMSO, Oxazolidinone 등
INCI 등록원료: Azone, Ethanol, Menthol 등
1. Introduction
6
IFSCC Conference 2017 (Cosmax 기반기술연구랩)
피부흡수의 허들은 각질층의 피부장벽
경피수분 증발억제 및 외부 유해물질 피부침투 방지
1. Introduction
7
1. Introduction
More
permeable
Dr. Johann Wiechers (1959-2011)
The cosmetic formulation may
interact with human skin and would
change the lipid packing in skin.
This change would be helpful for skin
penetration.
J. W. Wiechers et al., IFSCC Magazine 9(1) (2006) 15-21.
피부흡수와 피부장벽의 모순을 어떻게 해결할 것인가?
화장품과 피부와의 상호작용
피부 각질층 세포간지질의 일시적인 구조 변화
8
2. 피부전달체 관련 FAQ
1) 왜 피부전달체를 사용하는가?
2) 피부흡수에서 중요한 것은 무엇?
3) 피부전달체는 과연 효과가 있는가?
4) 효능성분의 봉입률은 어느 정도인가?
5) 액정에멀젼(LCE)과 알파겔은 다른 것인가?
6) 세라마이드는 왜 다층상 제형에서 안정한가?
7) 세라마이드의 보습은 어떻게 발생하는가?
8) In vitro
및
in vivo
상관성이 있는가?
9) 피부를 투과하는 기작은 어떻한가?
10) 피부전달체는 과연 안전한가?
9
2-1. 왜 피부전달체를 사용하는가?
피부흡수 촉진으로
피부효능 향상
Plussome
CeraPresso
Skin Communicator
Efficacy Stability Loading Sensory
불안정 성분의
안정도 향상
Vitamin C
세라마이드
레티놀
친수성 효능성분의
효율적인 봉입
니아신아마이드
아데노신
산뜻한 사용감으로
소비자 만족도 향상
특유의 사용감
피부전달체 사용의 이유
10
2-2. 피부흡수에서 중요한 것은 무엇?
작은 입자는 더 잘 들어가는가?
Exp Dermatol 2000: 9: 165–169
500 Da ≒ 지름 1 nm
분자량 1 달톤은 대략 약 0.001 nm³의 부피 차지
500 달톤 × 0.001 nm³/달톤 = 0.5 nm³
구형입자로 가정시,
r³ = (3 × 0.5 ) / (4π)
r³ ≈ 0.119
r ≈ 0.492 nm
지름 0.99 nm(≒ 1 nm)
1nm보다 큰 입자는 피부흡수가 불가한가?
11
2-2. 피부흡수에서 중요한 것은 무엇?
중. 피. 표
ACS Applied Materials & Interfaces 2022 14 (32), 36331-36340 (코스맥스+포항공대)
중요한 것은 피부전달체의 표면 특성
12
2-2. 피부흡수에서 중요한 것은 무엇?
중. 피. 표 친구들
1) Iannuccelli V. et al. "In vivo penetration of bare and lipid-coated silica nanoparticles across the human stratum corneum" Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2014 122:653-661
2) Graf C. et al. "Surface functionalization of silica nanoparticles supports colloidal stability in physiological media and facilitates internalization in cells" Langmuir 2012 28(20):7598-613
3) Rancan F. et al. "Skin penetration and cellular uptake of amorphous silica nanoparticles with variable size, surface functionalization, and colloidal stability" ACS Nano 2012 6(8):6829-42
4) Nafisi S. et al. "Perspectives on percutaneous penetration: Silica nanoparticles" Nanotoxicology 2015 9(5):643-57
5) Raber A.S. et al. "Quantification of nanoparticle uptake into hair follicles in pig ear and human forearm" Journal of Controlled Release 2014 179:25-32
6) Xie Y. et al. "Effect of silica nanoparticles with variable size and surface functionalization on human endothelial cell viability and angiogenic activity" Journal of Nanoparticle Research 2013 15:1776
7) Wong Y. et al. "Effect of iron and silica nanoparticles' size on in vitro human skin binding and penetration" American Journal of Toxicology 2019 1(3):154-165
8) Nohynek G.J. et al. "Grey goo on the skin? Nanotechnology, cosmetic and sunscreen safety" Critical Reviews in Toxicology 2007 37(3):251-77
9) Raszewska-Famielec M. et al. "Nanoparticles for topical application in the treatment of skin dysfunctions-an overview of dermo-cosmetic and dermatological products" I. J. Mol. Sci. 2022 23(24):15980
10) Liu J. et al. "Functional nano-systems for transdermal drug delivery and skin therapy" Nanoscale Advances 2023 5(6):1527-1558
11) Cary C. and Stapleton P. "Determinants and mechanisms of inorganic nanoparticle translocation across mammalian biological barriers" Archives of Toxicology 2023 97(8):2111-2131
12) Hao F. et al. "Epidermal Penetration of Gold Nanoparticles and Its Underlying Mechanism Based on Human Reconstructed 3D Episkin Model" ACS Applied Materials & Interfaces 2017, 9, 42577-42588
13) Gupta R. and Rai B. "Effect of Size and Surface Charge of Gold Nanoparticles on their Skin Permeability: A Molecular Dynamics Study" Scientific Reports 2017 7:45292
14) Lalloz A. et al. "Effect of surface chemistry of polymeric nanoparticles on cutaneous penetration of cholecalciferol" International Journal of Pharmaceutics 2018 553(1-2):120-131
15) Sainaga J. et al. "Lipid nanoparticles in topical dermal drug delivery: Does chemistry of lipid persuade skin penetration?" Journal of Drug Delivery Science and Technology 69 (2022) 103176
16) Abdel-Mottaleb M.M.A. "Polymeric Nano Particles as Carriers for Enhanced Skin Penetration" Percutaneous Penetration Enhancers Chemical Methods in Penetration Enhancement 2016, Ch. 12
17) R. F. M. et al. "Nanoparticles for Topical Application in the Treatment of Skin Dysfunctions-An Overview of Dermo-Cosmetic and Dermatological Products" I. J. Mol. Sci. 2022 23(24):15980
18) Prow T.W. et al. "Quantum dot penetration into viable human skin" Nanotoxicology 2012 6(2):173-185
19) Wu X. et al. "Disposition of charged nanoparticles after their topical application to the skin" Skin Pharmacology and Physiology 2010 23(3):117-123
13
2-3. 피부전달체는 과연 효과가 있는가?
피부흡수 촉진을 통한 피부효능 향상효과
PLUSSOME
TM
Skin Communicator
TM
1) Macromol. Biosci. 2021, 2000413
2) J Cosmet Dermatol. 2024 23(1) 236-243
3) ACS Applied Materials & Interfaces 2022 14 (32), 36331-36340
0
0.5
1
1.5
2
Change rate of skin brightness (L
-value)
음이온 리포좀 적용 양이온 리포좀 적용
**
1.7x increase
Anionic liposome Cationic liposome
14
2-4. 효능성분의 봉입률은 어느 정도인가?
[친수성] Niacinamide in liposome
원심분리 조건
: 12,000g (11,280 rpm), 160분
: 필터조건 (Pore size 10 kDa)
봉입률 (EE, %) =
분리 전 유효성분− 여과액 내 유효성분
분리 전 유효성분
x 100
* 10% Niacinamide 양이온리포좀 (봉입률: 평균 28.0%)
상대적으로 낮은 봉입률
15
2-4. 효능성분의 봉입률은 어느 정도인가?
[친유성] Retinol in liposome
상대적으로 높은 봉입률
MCLVs in Methanol
Actual loading yield
(%)
Target loading yield
(%)
Loading efficiency
(%)
R-LUVs
85.4
883
→ 9.67%
92.5
933
→ 9.91%
97.6 %
R-MCLVs
87.1
1883
→ 4.63%
93.5
1967
→ 4.75%
97.5 %
Loading efficiency (%) =
Actual loading yield
Target loading yield
× 100
16
2-5. 액정에멀젼(LCE)과 알파겔은 다른 것인가?
Stig E. Friberg
Per Ekwal
(1895-1990)
액정화장품의 역사
비누 연구과정에서 지방산의 자발적인 다층구조 발견
지방산에 의한 액정상 형성의 발견 및 액정에멀젼 명명
17
2-5. 액정에멀젼(LCE)과 알파겔은 다른 것인가?
코스맥스 액정화장품
액정베이스 원료를 대체하기 위해 액정에멀젼 연구 시작 (TCR 목적)
편광현미경 이미지만으로 액정화장품을 연구하던 2010년대
Fatty alcohol
Water
Surfactant
Water - Fatty alcohol - Surfactant phase diagrams
( : Liquid crystal, : Phase separation or crystallization)
X500, Scale bar = 10 μm
18
2-5. 액정에멀젼(LCE)과 알파겔은 다른 것인가?
열역학적 안정
(결정)
열역학적 불안정
(용융)
화장품 산업 관점
(불안정)
화장품 산업 관점
(안정)
γ-crystal(solid)
석출
α-gel
Liquid crystal
Melt(Liquid)
지방산의 상거동에 따른 액정, 알파겔, 그리고 결정
산업적으로 안정한 화장품은 열역학적으로 불안정한 상태
모든 제품은 열역학적 안정한 상태로 회귀(=산업적으로 불안정 상태)
좁은 Bound water 영역
넓은 Bound water 영역
19
2-5. 액정에멀젼(LCE)과 알파겔은 다른 것인가?
열역학적 안정
(결정)
열역학적 불안정
(용융)
화장품 산업 관점
(불안정)
화장품 산업 관점
(안정)
γ-crystal(solid)
α-gel
Liquid crystal
Melt(Liquid)
액정과 알파겔의 주요 이슈
1) 산업적으로 안정한 화장품을 위해 지방산의 결정화 억제 전략 필요
2) 액정과 알파겔에서 모두 보이는 Maltese Cross 무늬 이슈
Maltese Cross
액정, 알파겔
20
2-5. 액정에멀젼(LCE)과 알파겔은 다른 것인가?
WAXS를 이용한 액정과 알파겔의 구분
WAXS: Wide-Angle X-ray Scattering
J. Soc. Cosmet. Chem. Jpn. 27 (3) 193-205 (1993) (가오)
SLE(유사세라마이드)
콜레스테롤은 Cer의 결정화 억제에 도움
21
2-5. 액정에멀젼(LCE)과 알파겔은 다른 것인가?
WAXS/DSC를 이용한 액정과 알파겔과 결정화 추적
WAXS 피크의 변화와 DSC 엔탈피 증가는 결정화 진행을 의미
J. Soc. Cosmet. Chem. Jpn. 27 (3) 193-205 (1993) (가오)
유사세라마이드/Stearic acid (안정도 유지)
WAXS (피크 불변)
DSC (엔탈피 유지)
유사세라마이드/Stearic alcohol (결정화 진행)
WAXS (피크 변화)
DSC (엔탈피 증가)
지방알콜보다 지방산이 Cer 안정화에 도움
22
2-5. 액정에멀젼(LCE)과 알파겔은 다른 것인가?
편광현미경에서 안정도 모니터링
액정에멀젼 형성 자체보다 지속 유지가 중요함
지방산/지방알콜의 결정화 억제가 기술의 핵심
Low Carbon 지방산/알콜 추천(세틸, 스테아릴 등)
보건신기술 NET (코스맥스 ISLCE)
Day 0
2013.4.22
Day 15 Day 48
Day 0
2013.4.22
Day 17 Day 178
네오팜 액정에멀젼
코스맥스 액정에멀젼
23
2-5. 액정에멀젼(LCE)과 알파겔은 다른 것인가?
편광현미경에서 안정도 모니터링
보건신기술 NET (코스맥스 ISLCE)
Day 334 (50도)
2014.3.21
Day 334 (상온)
2014.3.21
ISLCE 장기 안정도
Day 543 (상온)
2014.10.17
24
2-5. 액정에멀젼(LCE)과 알파겔은 다른 것인가?
편광현미경에서의 안정도 모니터링
코스맥스 ISLCE
결정석출 (Day 4,393)
Day 4,393(상온)
2025.5.2
25
2-5. 액정에멀젼(LCE)과 알파겔은 다른 것인가?
열역학적 안정
(결정)
열역학적 불안정
(용융)
화장품 산업 관점
(불안정)
화장품 산업 관점
(안정)
γ-crystal(solid)
α-gel
Liquid crystal
Melt(Liquid)
이상적인 제형 기술
좀 더 (화장품 산업 관점에서) 안정한 영역의 제형기술 필요
26
2-6. 세라마이드는 왜 다층상 제형에서 안정한가?
With good friends
일반 O/W 에멀젼(Monolayer)
(a) (b)
(c)
(d)
보건신기술 NET (코스맥스 ISLCE)
(a) Lecithin
(b)Sorbitan palmitate
(c) Cetearyl glucoside
(d) 계면활성제 조합(a)~(c)
α-gel(Multilayer)
Liquid crystal(Multilayer)
Multilayer 구조 內 인접한 지질들과의 상호작용으로 결정화 억제
27
2-7. 세라마이드의 보습은 어떻게 발생하는가?
Shall we dance?
세라마이드 보습의 원리는 친수성 Head 그룹에 의한 결합수
28
2-7. 세라마이드의 보습은 어떻게 발생하는가?
Shall we dance?
친수성 Head 그룹 주변의 결합수 증가는 보습효과에 기여
세라마이드가 액정상 존재시 결합수 최대(결합수는 DSC로 분석)
넓은 Bound water 영역
Liquid crystal
좁은 Bound water 영역
α-gel
매우 좁은 Bound water 영역
γ-crystal(solid)
29
2-8.
In vitro
및
in vivo
상관성이 있는가?
Skin Communicator
Lipid Nanovesicle
Skin Communicator (코스맥스)
LNV+ Ceramide LNV+ Ceramide + Fatty acid
30
Skin Communicator
Model Dye: FITC (fluorescein isothiocyanate)
Nucleus is stained with DAPI (blue fluorescent dye) for visualization purpose.
Scale bar represents 20 μm.
3D skin tissues (EpiDerm
TM
)
1.09 fold
1.54 fold
Penetration depth
Skin penetration (
in vitro
)
Skin Communicator (코스맥스)
2-8.
In vitro
및
in vivo
상관성이 있는가?
31
Skin Communicator
Skin penetration (
in vivo
)
Subject 20 (Female, Avg. 44.1 yr)
IRB KHUSBC 2021-006R
Instrument 3510 SCA, River Diagnostics
Skin Communicator (코스맥스)
2-8.
In vitro
및
in vivo
상관성이 있는가?
32
Skin Communicator
Skin Brightening (
in vitro
)
Skin Communicator (코스맥스)
2-8.
In vitro
및
in vivo
상관성이 있는가?
33
Skin Communicator
Skin Brightening (
in vitro
)
Skin Communicator (코스맥스)
Model Drug 2%(w/w) Arbutin
3D skin tissues SkinEthic-Brown (Phototype VI, EPISKIN)
(PBS)
2-8.
In vitro
및
in vivo
상관성이 있는가?
34
Skin Communicator
Skin Brightening (
in vivo
)
Skin Communicator (코스맥스)
Subject 22 (Female, Avg. 44.2 yr)
IRB 2020021201-202008-HR-003-01
Model Drug 2%(w/w) Niacinamide
Instrument Mexameter (MX18, C.+K. electronic)
2-8.
In vitro
및
in vivo
상관성이 있는가?
35
2-9. 피부를 투과하는 기작은 어떻한가?
피부전달체와 각질층의 상호작용 가능성
More
permeable
Dr. Johann Wiechers (1959-2011)
The cosmetic formulation may
interact with human skin and would
change the lipid packing in skin.
This change would be helpful for skin
penetration.
J. W. Wiechers et al., IFSCC Magazine 9(1) (2006) 15-21.
36
2-9. 피부를 투과하는 기작은 어떻한가?
NMR 기반 피부전달체와 각질층의 상호작용 연구
춘계대한화장품학회 (2025.5.23, 코스맥스 이지현)
Shorter T
2s
Longer T
2l
• Strong interaction
between water-skin
• Densely ordered packing
• Weak interaction
between water-skin
• Weakly ordered packing
Sample Control C
16
-treated C
22
-treated
Short T
2s
(ms)
(Bound water)
74.2 ± 7.0 28.0 ± 2.5 44.4 ± 2.6
% A
bound
5.1 ± 1.0
15.7 ± 1.4
10.4 ± 1.0
Long T
2l
(ms)
(Free water)
2211.2 ± 9.2 5546.2 ± 57.0 4901.9 ± 35.7
% A
free
94.9 ± 1.0 84.3 ± 1.4 89.6 ± 1.0
C
16
treated skin
C
22
treated skin
Control(무처리)
유연 구조 리포좀 => 3D 인공피부 각질층의 결합수 향상
37
2-9. 피부를 투과하는 기작은 어떻한가?
춘계대한화장품학회 (2025.5.23, 코스맥스 이지현)
C
C16
formulation
라멜라 구조 두드러짐
>>피부 장벽 강화 우수
C
16
treated skin
C
22
treated skin
무처리 Skin
X-ray 기반 피부전달체와 각질층의 상호작용 연구
3D 인공피부 각질층의 멀티라멜라 구조 강화
38
2-10. 피부전달체는 과연 안전한가?
EU 나노물질 규정에서 제외
39
감사합니다.
40
